新的断层成像模型能更准确地模拟地震

2022年8月10日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）发布研究进展称，成功开发出一种新的伴随波形的断层成像模型，可以更准确地模拟地震和爆炸引发的地面运动。相关成果发表于2020年8月出版的《地球物理研究学报：固体地球》（Journal of Geophysical Research: Solid Earth）。

为了改进合成波形与观测数据的拟合度，LLNL研究人员提出了由伴随层析成像获得、来自美国西部地壳和上地幔的径向各向异性地震波速的新模型（WUS256），该模型基于3400个台站记录的72次地震共94000多个波形的反演结果。研究人员首先使用螺旋启动模型和周期为50~120秒的波形，采用保守的多尺度反演方法（共8个阶段和256次总反演迭代），使单调失配减少到20s最小周期波。由于WUS256模型基于时频（TF）相位失配和有限内存信赖域（L-BFGS）优化方法，然后使用hessian向量内积定性评估模型分辨率。结果表明，WUS256模型对深度约为150km的大陆区域具有较好的覆盖能力，能够分辨横向尺度约为200km的区域。同时通过对比WUS256与螺旋启动模型之间的时频减少和归一化振幅差的不拟合来量化波形拟合。与螺旋启动模型相比，WUS256模型显著改善了反演和设置的验证数据集的波形拟合度，使不拟合减少 64%，而与其他模型相比，该模型也展示出更好的拟合性。波形拟合说明WUS256模型能再现体波、基本模式的表面波以及后期到达的分散或散射的短周期表面波。波形拟合的改进表明WUS256可用于再现区域完整波形和矩张量反演的路径效应。

研究人员表示，这种新的三维模型可以改进地球运动后20~120秒内的波形拟合特征，既能提高三维波形模拟的预测能力，也有助于开展震源描述或长周期地震地面运动模拟，有助于对地壳和上地幔的三维结构进行精细刻画。

转载本文请注明来源及作者：《地球科学动态监测快报》2022年第16期，王晓晨 编译。